专利名称：一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料及其制备方法，属于阻燃材料领域。
背景技术：
聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体，加入发泡剂等添加剂制成，它是目前使用最多的一种缓冲材料。它具有闭孔结构，吸水性小，有优良的抗水性；密度小，一般为O. 015 O. 03 ;机械强度好，缓冲性能优异；加工性好，易于模塑成型；着色性好，温度适应
性强，抗放射性优异等优点，而且尺寸精度高，结构均匀。此外，聚苯乙烯泡沫塑料价廉，是目前全球使用量最大的外墙保温材料。但是，聚苯乙烯泡沫塑料极易燃烧，燃烧产生大量浓烟，且容易燃烧时滴落，加速火灾蔓延，给消防安全带来极大隐患。因此，改善聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性，提高聚苯乙烯泡沫塑料的安全性，已成为业内的研究热点和重点。目前，聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃方法主要包含两大类一是采用添加阻燃剂的办法实现，该方法较为简单和实用；二是将阻燃单体与苯乙烯共聚得到本质阻燃的聚苯乙烯，直接发泡或与聚苯乙烯共混发泡得到，该方法工艺较为复杂，多数只停留在科学研究阶段。如专利US6130265、US6340713中首先提出制备含有石墨颗粒的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的方法，所述EPS具有自熄性，可通过DIN4102燃烧试验的B2级。专利US6444714介绍了制备无卤EPS的方法，得到的EPS可达到DIN4102燃烧试验BI或B2级。此外，美国专利US6420442中指出，Ρ/Γ 2%的膨胀石墨和磷系阻燃剂(红磷或磷酸三苯酯)的复配使用可得到密度为2(T200kg/m3的自熄型阻燃EPS。上述方法均对聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性有较大改善，提高了防火安全性能，但是均难以解决聚苯乙烯泡沫塑料的滴落问题。最近，北京的外墙节能保温材料将聚苯乙烯泡沫塑料排除在外，原因就是因为其燃烧时会产生熔滴，聚苯乙烯泡沫塑料产业链面临行业危机。
发明内容
为解决聚苯乙烯泡沫塑料燃烧时的滴落问题，并有效改善其阻燃性能，本发明的目的在于提供一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料。本发明还提供了所述聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料的制备方法。通过将可发性聚苯乙烯与热固性树脂复合，解决聚苯乙烯泡沫塑料的燃烧滴落问题，并通过添加阻燃剂的办法，进一步改善复合泡沫塑料的燃烧性能。本发明由下述技术方案来实现。一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料包括聚苯乙烯和热固性树脂，配方如下可发性聚苯乙烯20 90重量份； 树脂单体或预聚物 1(Γ70重量份；
固化剂；其中，树脂单体或预聚物为1(Γ70重量份是指树脂单体或预聚物中的固含量为10^70重量份。固化剂的选择和用量，根据所用树脂的种类确定，为高分子领域的常规选择，如密胺树脂的固化剂稀盐 酸、稀硫酸；脲醛树脂的固化剂稀盐酸、稀硫酸；热固性酚醛树脂的固化剂浓硫酸、甲基苯磺酸、硼酸；热塑性酚醛树脂的固化剂乌洛托品；环氧树脂的固化剂邻
苯二甲酸酐、间苯二胺；优选所述复合泡沫塑料的配方中还含有助剂，所述助剂包括表面活性剂(如吐温80)、发泡剂(用于酚醛树脂中，如环戊烷、正戊烷、异戊烷、141b (—氟二氯乙烷))和/或阻燃剂(如六溴环十二烷、十溴二苯醚、磷酸酯、膨胀石墨或磷酸三乙酯)。优选所述树脂，为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、密胺树脂中的一种或一种以上。优选所述环氧树脂，为双酚F型环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的一种或一种以上。优选所述酚醛树脂，为热固性酚醛树脂、热塑性酚醛树脂、改性酚醛树脂中的一种或一种以上。优选所述树脂单体或预聚物为环氧树脂单体、脲醛树脂预聚物、密胺树脂预聚物、酚醛树脂预聚物中的一种或一种以上。一种本发明所述的聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料的制备方法，所述方法步骤如下(I)将可发性聚苯乙烯颗粒预发泡后，得到聚苯乙烯珠粒；(2)在树脂单体或预聚物中加入固化剂，混合均匀后得到混合物A ；(3)将所述聚苯乙烯珠粒用用混合物A均匀包覆后，进行熟化，得到本发明所述的聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料。其中树脂的单体或预聚物的制备方法，为高分子材料领域的常规技术。优选步骤(I)中所述苯乙烯珠粒的直径为f IOmm ；优选步骤(I)中预发泡时间为5 30min，温度为7(Tl40°C ;步骤(3)中熟化时间为0 30min，温度为 8(Tl80°C。优选所述脲醛树脂预聚物，由尿素和甲醛在5(T90°C、pH=7. 5^10下搅拌反应l 6h得到，尿素与甲醛的摩尔比为I. 5^4. 0:1。优选所述密胺树脂预聚物，由三聚氰胺和甲醛在6(T90°C、pH=7. 5^10下搅拌反应r5h得到，三聚氰胺与甲醛的摩尔比为2. (Γ4. 0:1。酚醛树脂预聚物包括热塑性和热固性酚醛树脂预聚物，优选其中热固性酚醛树脂预聚物，由甲醛和苯酚在7(Tll(TC、碱性条件下搅拌反应f 6h得到，甲醛和苯酚的摩尔比为f 2. O: I ;热塑性酚醛树脂预聚物，由甲醛和苯酚在7(T140°C、酸性条件下搅拌反应f 6h得到，甲醛和苯酚的摩尔比为O. 5 1:1。其中热塑性酚醛树脂预聚物加入固化剂后，与聚苯乙烯珠粒共混熟化，可转变为热固性树脂。有益效果I.本发明提供了一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料从根本上解决了聚苯乙烯的燃烧滴落。
2.所述复合泡沫塑料具有较高的阻燃性能，成本低廉、性能优异，为外墙保温材料提供了新的选择。
具体实施例方式以下通过具体实施方式
，对本发明作进一步说明。实施例广7中的可发性聚苯乙烯颗粒均为大连石化生产。实施例I将通用型可发性聚苯乙烯颗粒(牌号为R433，粒径为O. 85 I. 40mm)，在80°C下预发泡25min,得到粒径为5 8mm的聚苯乙烯珠粒。将40g三聚氰胺、60mL 38wt%的甲醛溶液和50mL蒸馏水加入三口烧瓶中，用三乙 醇胺调PH为8 9，在70°C下反应lh，得到黏稠透明密胺预聚物溶液，所述密胺预聚物溶液的固含量为43wt%。称取上述密胺树脂预聚物30g,用稀盐酸调节pH至6,加入到IOOg上述聚苯乙烯珠粒中(所述聚苯乙烯在预发泡前后质量变化很小，可认为聚苯乙烯珠粒的质量即为可发性聚苯乙烯颗粒的质量)，混勻后加入到IOOmmX IOOmmX200mm的模具中填满压实，在110°C下熟化lOmin，即得聚苯乙烯/密胺树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料燃烧时无滴落，极限氧指数为21. 1%。实施例2将阻燃型可发性聚苯乙烯颗粒(牌号F403，粒径O. 85 I. 40mm)在120°C下预发泡5min,得到粒径为5 7mm的聚苯乙烯珠粒。将18g尿素、60mL 38wt%甲醛溶液加入三口烧瓶中，用三乙醇胺调pH为8 9，在70°C下反应2h，得黏稠透明密胺预聚物溶液，所述密胺预聚物溶液的固含量为53wt%。称取上述脲醒树脂预聚物50g,用稀盐酸调节pH至6飞.5,加入到50g上述聚苯乙烯珠粒中，混勻后加入到IOOmmX IOOmmX IOOmm的模具中填满压实,在160°C下熟化5min,即得聚苯乙烯/脲醛树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料燃烧时无滴落，极限氧指数为
26. 6%ο实施例3将通用型可发性聚苯乙烯颗粒(牌号R436，粒径0.4 0.7mm)在110°C下预发泡15min,得到粒径3 5mm的聚苯乙烯珠粒。称取38wt%的甲醛溶液130g，已经预热至70°C的苯酚100g，醋酸锌I. 2g, 30%氢氧化钠溶液3. 5g，置于500ml三口烧瓶当中，升温至95°C反应2. 5h，随后降温至55°C，用水泵真空蒸除水份，得到热固性酚醛预聚物，所述热固性酚醛预聚物的固含量为90wt%。称取上述热固性酚醛树脂预聚物70g，加入2g 50wt%的硫酸溶液作为固化剂，搅拌混勻后加入到30g上述聚苯乙烯珠粒中，混勻后加入至IOOmmX IOOmmX 50mm的模具中压实填满，在80°C下熟化30min，即得聚苯乙烯/酚醛树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料燃烧时无滴落，极限氧指数为27. 8%。实施例4将阻燃型可发性聚苯乙烯颗粒(牌号F403，粒径O. 85 I. 40mm)在100°C下预发泡15min,得到粒径为5 7mm的聚苯乙烯珠粒。
将40g三聚氰胺、60mL 38%甲醛溶液和50mL蒸馏水加入三口烧瓶中，用三乙醇胺调pH为8 9，在70°C下反应lh，得黏稠透明密胺预聚物溶液，所述密胺预聚物溶液的固含量为 43wt%。称取上述密胺树脂预聚物50g，用稀盐酸调节pH至6，再加入磷酸三乙酯阻燃剂20g,然后加入到50g上述聚苯乙烯珠粒中，混勻后加入至IOOmmX IOOmmX IOOmm耐压模具中，用压力为4kg的水蒸气发泡熟化10s，即得聚苯乙烯/密胺树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料燃烧时无滴落，极限氧指数为32. 1%。实施例5将通用型可发性聚苯乙烯颗粒(牌号R436，粒径0.4 0.7mm)在110°C下预发泡15min,得到粒径为l 5mm的聚苯乙烯珠粒。将40g三聚氰胺、60mL 38%甲醛溶液和50mL蒸馏水加入三口烧瓶中，用三乙醇胺 调pH为8 9，在70°C下反应lh，得黏稠透明密胺预聚物溶液，所述密胺预聚物溶液的固含量为 43wt%。称取密胺树脂预聚物40g，用稀硫酸调节pH至6，加入发泡剂环戊烷3g搅匀，加入到IOOg上述聚苯乙烯珠粒中，混勻后加入至IOOmmX IOOmmX 200mm的模具中，在100°C下发泡熟化20min，即得聚苯乙烯/密胺树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料燃烧时无滴落，极限氧指数为23. 5%。实施例6将通用型可发性聚苯乙烯颗粒(牌号R433，粒径O. 85 I. 40mm)在80°C下预发泡25min,得到粒径为5 8mm的聚苯乙烯珠粒。取热塑性酚醛树脂预聚物(牌号2132，新乡市熔鑫耐材)60g、乌洛托品6g，溶解在40ml无水乙醇中，得热塑性酚醛树脂乙醇溶液，所述热塑性酚醛树脂乙醇溶液的固含量为65wt%0称取上述热塑性酚醛树脂乙醇溶液17g，加入到90g上述聚苯乙烯珠粒中，混匀后进行风干，随后加入至IOOmmX IOOmmX 200mm耐压模具中，用压力为4kg的水蒸气发泡熟化15s,即得聚苯乙烯/密胺树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料燃烧时无滴落，极限氧指数为23. 4%。实施例7将通用型可发性聚苯乙烯颗粒(牌号R436，粒径0.4 0.7mm)在110°C下预发泡15min,得到粒径为2 5mm的聚苯乙烯珠粒。称取四溴双酚A环氧树脂(湖南嘉盛得，牌号BE5400 ) 65g、固化剂间苯二胺5g、磷酸三乙酯10g，混合搅拌均匀后加入到20g上述聚苯乙烯珠粒中，混匀后加入至IOOmmX IOOmmX 50mm耐压模具中，用压力为3kg的水蒸气发泡熟化20s,即得聚苯乙烯/环氧树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料燃烧时无滴落，极限氧指数为31. 3%。实施例8将通用型可发性聚苯乙烯颗粒(牌号R433，粒径O. 85 I. 40mm)在80°C下预发泡25min,得到粒径为5 8mm的聚苯乙烯珠粒。将40g三聚氰胺、60mL 38wt%甲醛溶液和50mL蒸馏水加入三口烧瓶中，用三乙醇胺调PH为8 9，在70°C下反应lh，得黏稠透明密胺预聚物溶液，所述密胺预聚物溶液的固含量为43wt%。将18g尿素、60mL 38wt%甲醛溶液加入三口烧瓶中，用三乙醇胺调pH为8 9，在70°C下反应2h，得黏稠透明脲醛树脂预聚物溶液，所述脲醛树脂预聚物溶液的固含量为53wt%0称取上述密胺树脂预聚物20g，脲醛树脂预聚物20g，混匀后用稀盐酸调节pH至6，加入到IOOg上述聚苯乙烯珠粒中，将其混勻后,加入至IOOmmX IOOmmX 200mm模具中填满压实，在100°C下熟化15min，即得聚苯乙烯/密胺/脲醛树脂复合泡沫塑料，所述复合泡沫塑料燃烧时无滴落，极限氧指数为23. 8%。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
权利要求
1.一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料，其特征在于所述复合泡沫塑料包括聚苯乙烯和热固性树脂，配方如下 可发性聚苯乙烯 2(Γ90重量份； 树脂单体或预聚物 1(Γ70重量份； 固化剂。
2.根据权利要求I所述的一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料，其特征在于所述复合泡沫塑料的配方中含有助剂，所述助剂包括表面活性剂、发泡剂和/或阻燃剂。
3.根据权利要求I或2所述的一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料，其特征在于所述树脂，为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、密胺树脂中的一种或一种以上。
4.根据权利要求I或2所述的一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料，其特征在于所述环氧树脂，为双酚F型环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的一种或一种以上。
5.根据权利要求I或2所述的一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料，其特征在于所述酚醛树脂，为热固性酚醛树脂、热塑性酚醛树脂、改性酚醛树脂中的一种或一种以上。
6.根据权利要求I或2所述的一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料，其特征在于所述树脂单体或预聚物为环氧树脂单体、脲醛树脂预聚物、密胺树脂预聚物、酚醛树脂预聚物中的一种或一种以上。
7.如权利要求I或2所述的一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下 (1)将可发性聚苯乙烯颗粒预发泡后，得到聚苯乙烯珠粒； (2)在树脂单体或预聚物中加入固化剂，混合均匀后得到混合物A； (3)将所述聚苯乙烯珠粒用混合物A均匀包覆后，进行熟化，得到所述聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料。
8.根据权利要求7所述的一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述苯乙烯珠粒的直径为10mm。
9.根据权利要求7所述的一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料的制备方法，其特 征在于步骤(I)中预发泡时间为5 30min，温度为7(Tl40°C ;步骤(3)中熟化时间为0 30min，温度为 8(Tl80°C。
10.根据权利要求7所述的一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料的制备方法，其特征在于 所述脲醛树脂预聚物，由尿素和甲醛在5(T90°C、pH=7. 5^10下搅拌反应f 6h得到，尿素与甲醒的摩尔比为I. 5^4. 0:1； 所述密胺树脂预聚物，由三聚氰胺和甲醛在6(T90°C、pH=7. 5^10下搅拌反应f 5h得到，三聚氰胺与甲醛的摩尔比为2. 0 4· 0:1 ； 酚醛树脂预聚物包括热塑性和热固性酚醛树脂预聚物，其中热固性酚醛树脂预聚物，由甲醛和苯酚在7(Tll(TC、碱性条件下搅拌反应f 6h得到，三聚氰胺与甲醛的摩尔比为Γ2.0:1 ;热塑性酚醛树脂预聚物，由甲醛和苯酚在7(T140°C、酸性条件下搅拌反应f 6h得至丨J，三聚氰胺与甲醛的摩尔比为O. 5 1:1。
全文摘要
本发明公开了一种聚苯乙烯/热固性树脂复合泡沫塑料及其制备方法，属于阻燃材料领域。所述复合泡沫塑料的配方包括可发性聚苯乙烯、树脂单体或预聚物和固化剂。本发明还公开了所述复合泡沫塑料的制备方法，包括将可发性聚苯乙烯颗粒预发泡后，得到聚苯乙烯珠粒；用含有固化剂的树脂单体或预聚物将聚苯乙烯珠粒均匀包覆后，进行熟化得到所述复合泡沫塑料。所述复合泡沫塑料从根本上解决了聚苯乙烯的燃烧滴落，具有较高的阻燃性能，成本低廉、性能优异，为外墙保温材料提供了新的选择。
文档编号C08L25/06GK102863706SQ201210311059
公开日2013年1月9日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者赵毅, 贺光庆 申请人:赵毅, 贺光庆